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2024-2025學(xué)年高中數(shù)學(xué)第一章三角函數(shù)1.2.2同角三角函數(shù)的基本關(guān)系(2)教學(xué)教案新人教A版必修4授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容是高中數(shù)學(xué)第一章三角函數(shù)1.2.2節(jié)中,同角三角函數(shù)的基本關(guān)系(2)。教學(xué)內(nèi)容主要包括:正弦、余弦、正切函數(shù)的定義及其相互關(guān)系;運(yùn)用同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式進(jìn)行函數(shù)值轉(zhuǎn)換;以及通過(guò)圖像加深理解同角三角函數(shù)間的關(guān)系。
教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系在于,學(xué)生在之前的課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)了三角函數(shù)的基本概念,包括銳角三角函數(shù)的定義和簡(jiǎn)單性質(zhì),以及1.2.1節(jié)中同角三角函數(shù)的基本關(guān)系(1)。在此基礎(chǔ)上,本節(jié)課將幫助學(xué)生進(jìn)一步深化對(duì)同角三角函數(shù)關(guān)系的理解,學(xué)會(huì)在實(shí)際問(wèn)題中靈活運(yùn)用這些關(guān)系,提高解題能力。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),學(xué)生將能夠更好地掌握三角函數(shù)的理論體系,為后續(xù)學(xué)習(xí)三角恒等變換、解三角形等內(nèi)容打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)運(yùn)算方面的能力。通過(guò)學(xué)習(xí)同角三角函數(shù)的基本關(guān)系,使學(xué)生能夠抽象出數(shù)學(xué)概念,形成對(duì)三角函數(shù)關(guān)系的深刻理解;在推理過(guò)程中,學(xué)會(huì)運(yùn)用邏輯思維,分析并推導(dǎo)出三角函數(shù)間的關(guān)系式,提升邏輯推理素養(yǎng)。同時(shí),通過(guò)解決具體問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用數(shù)學(xué)運(yùn)算解決問(wèn)題的能力,增強(qiáng)數(shù)學(xué)在實(shí)際應(yīng)用中的意識(shí)。此外,注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)美的鑒賞力,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)。學(xué)情分析在本節(jié)課的教學(xué)中,學(xué)生層次主要針對(duì)高中一年級(jí)學(xué)生,他們?cè)谥R(shí)、能力、素質(zhì)方面具備以下特點(diǎn):
1.知識(shí)層面:學(xué)生已掌握了銳角三角函數(shù)的定義、圖像和簡(jiǎn)單性質(zhì),以及同角三角函數(shù)的基本關(guān)系(1)。這為學(xué)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)。然而,學(xué)生在對(duì)三角函數(shù)關(guān)系的理解和運(yùn)用方面可能還不夠熟練,需要教師在教學(xué)過(guò)程中加以引導(dǎo)和鞏固。
2.能力層面:學(xué)生在邏輯推理、數(shù)學(xué)運(yùn)算和問(wèn)題解決方面具備一定的基礎(chǔ),但在數(shù)學(xué)抽象和數(shù)學(xué)建模方面可能存在不足。本節(jié)課的教學(xué)將有助于提升學(xué)生在這些方面的能力。
3.素質(zhì)層面:學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作、探究學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出較好的素質(zhì),但在自主學(xué)習(xí)、自律性方面存在一定程度的不足。這可能會(huì)影響學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的投入和效果。
(1)知識(shí)方面:
學(xué)生在初中階段已經(jīng)接觸過(guò)正弦、余弦、正切函數(shù)的概念,但對(duì)其理解可能還停留在表面。本節(jié)課將引導(dǎo)學(xué)生深入探討同角三角函數(shù)之間的關(guān)系,使他們?cè)谥R(shí)層面有更深入的認(rèn)識(shí)。
(2)能力方面:
①邏輯推理能力:學(xué)生在解決數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí),邏輯推理能力有待提高。本節(jié)課通過(guò)推導(dǎo)同角三角函數(shù)的基本關(guān)系,有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力。
②數(shù)學(xué)運(yùn)算能力:學(xué)生在進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)失誤。本節(jié)課的教學(xué)將強(qiáng)化學(xué)生對(duì)三角函數(shù)關(guān)系的記憶,提高數(shù)學(xué)運(yùn)算的準(zhǔn)確性。
③數(shù)學(xué)建模能力:學(xué)生在面對(duì)實(shí)際問(wèn)題時(shí),可能不知道如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)建立數(shù)學(xué)模型。本節(jié)課通過(guò)實(shí)際問(wèn)題的引入,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用同角三角函數(shù)關(guān)系進(jìn)行建模,提升數(shù)學(xué)建模能力。
(3)素質(zhì)方面:
①自主學(xué)習(xí)能力:學(xué)生在自主學(xué)習(xí)方面存在一定的依賴性,需要教師在教學(xué)過(guò)程中關(guān)注學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng),提高學(xué)生的自律性和主動(dòng)性。
②團(tuán)隊(duì)合作能力:學(xué)生在小組討論、合作解決問(wèn)題時(shí),表現(xiàn)出較好的團(tuán)隊(duì)合作能力。教師可利用這一點(diǎn),組織學(xué)生進(jìn)行課堂討論,提高教學(xué)效果。
③探究學(xué)習(xí)能力:學(xué)生對(duì)新知識(shí)具有較強(qiáng)的探究欲望,教師可引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主探究、合作交流等方式,發(fā)現(xiàn)并掌握同角三角函數(shù)的基本關(guān)系。
4.行為習(xí)慣方面:
學(xué)生在課堂上的注意力、筆記習(xí)慣、作業(yè)完成情況等方面存在差異,這些行為習(xí)慣將直接影響課程學(xué)習(xí)效果。教師需關(guān)注學(xué)生的行為習(xí)慣,引導(dǎo)他們養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,以提高學(xué)習(xí)效果。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材:
確保每位學(xué)生都有本節(jié)課所需的教材或?qū)W習(xí)資料,即新人教A版必修4數(shù)學(xué)課本。教師在課前需檢查學(xué)生的教材是否已提前準(zhǔn)備好,避免影響課堂教學(xué)的順利進(jìn)行。
2.輔助材料:
(1)圖片:準(zhǔn)備三角函數(shù)的圖像,如正弦、余弦、正切函數(shù)的圖像,以直觀展示各函數(shù)之間的關(guān)系。
(2)圖表:準(zhǔn)備同角三角函數(shù)基本關(guān)系表格,方便學(xué)生對(duì)比記憶。
(3)視頻:收集與三角函數(shù)相關(guān)的教學(xué)視頻,如三角函數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程、實(shí)際應(yīng)用案例等,幫助學(xué)生更深入地理解知識(shí)點(diǎn)。
(4)PPT:制作包含本節(jié)課重要知識(shí)點(diǎn)的PPT,以動(dòng)畫(huà)、圖片等形式展示,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3.實(shí)驗(yàn)器材:
(1)三角板:用于繪制三角函數(shù)圖像,便于學(xué)生觀察和探究。
(2)計(jì)算器:學(xué)生在解決問(wèn)題時(shí),可以使用計(jì)算器進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算,提高解題效率。
(3)多媒體設(shè)備:用于播放PPT、視頻等教學(xué)資源,豐富課堂教學(xué)形式。
4.教室布置:
(1)分組討論區(qū):將學(xué)生分為若干小組,每組配備一張桌子,便于學(xué)生進(jìn)行課堂討論和合作學(xué)習(xí)。
(2)實(shí)驗(yàn)操作臺(tái):在教室的一角設(shè)置實(shí)驗(yàn)操作臺(tái),方便學(xué)生進(jìn)行三角函數(shù)圖像的繪制和觀察。
(3)黑板:在黑板上提前書(shū)寫本節(jié)課的重要知識(shí)點(diǎn),方便學(xué)生隨時(shí)查看。
(4)投影儀:將多媒體設(shè)備與投影儀連接,確保課堂教學(xué)的順利進(jìn)行。
為確保教學(xué)資源準(zhǔn)備的充分性和實(shí)用性,教師應(yīng)在課前認(rèn)真檢查各項(xiàng)資源,并根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。同時(shí),注意資源的使用順序和時(shí)機(jī),使之與課堂教學(xué)緊密結(jié)合,提高教學(xué)效果。教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索
教師活動(dòng):
-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù):通過(guò)學(xué)校的學(xué)習(xí)平臺(tái)或班級(jí)微信群,發(fā)布預(yù)習(xí)資料,包括PPT、視頻和預(yù)習(xí)指導(dǎo)文檔,明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。
-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題:圍繞“同角三角函數(shù)的基本關(guān)系”,設(shè)計(jì)問(wèn)題,如“正弦和余弦函數(shù)的關(guān)系是什么?”、“如何利用這些關(guān)系進(jìn)行函數(shù)值轉(zhuǎn)換?”
-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度:通過(guò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析功能,監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度,及時(shí)提醒未完成預(yù)習(xí)的學(xué)生。
學(xué)生活動(dòng):
-自主閱讀預(yù)習(xí)資料:學(xué)生按照預(yù)習(xí)要求,自主閱讀資料,了解同角三角函數(shù)的基本關(guān)系。
-思考預(yù)習(xí)問(wèn)題:學(xué)生嘗試回答預(yù)習(xí)問(wèn)題,記錄自己的理解和疑問(wèn)。
-提交預(yù)習(xí)成果:學(xué)生將筆記、思維導(dǎo)圖或疑問(wèn)提交至平臺(tái)或直接反饋給老師。
教學(xué)方法/手段/資源:
-自主學(xué)習(xí)法:培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。
-信息技術(shù)手段:利用在線平臺(tái)、微信群等,實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。
作用與目的:
-幫助學(xué)生提前接觸同角三角函數(shù)的基本關(guān)系,為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。
-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和解決問(wèn)題的初步嘗試。
2.課中強(qiáng)化技能
教師活動(dòng):
-導(dǎo)入新課:通過(guò)實(shí)際生活中的例子,如建筑設(shè)計(jì)中的三角測(cè)量,引出同角三角函數(shù)的基本關(guān)系。
-講解知識(shí)點(diǎn):詳細(xì)講解同角三角函數(shù)的基本關(guān)系,如sin2θ+cos2θ=1,結(jié)合具體例子幫助學(xué)生理解。
-組織課堂活動(dòng):設(shè)計(jì)小組討論,讓學(xué)生探討如何在不同情況下應(yīng)用這些關(guān)系。
-解答疑問(wèn):針對(duì)學(xué)生在討論中產(chǎn)生的疑問(wèn),進(jìn)行解答和指導(dǎo)。
學(xué)生活動(dòng):
-聽(tīng)講并思考:學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講,思考老師提出的問(wèn)題。
-參與課堂活動(dòng):學(xué)生積極參與小組討論,體驗(yàn)知識(shí)的應(yīng)用。
-提問(wèn)與討論:學(xué)生針對(duì)不懂的問(wèn)題勇敢提問(wèn),參與討論。
教學(xué)方法/手段/資源:
-講授法:通過(guò)講解,幫助學(xué)生理解同角三角函數(shù)的基本關(guān)系。
-實(shí)踐活動(dòng)法:通過(guò)小組討論,讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握知識(shí)。
-合作學(xué)習(xí)法:培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。
作用與目的:
-加深學(xué)生對(duì)同角三角函數(shù)基本關(guān)系的理解,掌握轉(zhuǎn)換技巧。
-通過(guò)實(shí)踐活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和解決問(wèn)題的能力。
-通過(guò)合作學(xué)習(xí),增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
3.課后拓展應(yīng)用
教師活動(dòng):
-布置作業(yè):根據(jù)本節(jié)課內(nèi)容,布置適量的課后作業(yè),如相關(guān)的計(jì)算題和應(yīng)用題。
-提供拓展資源:推薦相關(guān)的學(xué)術(shù)文章、在線課程等,供學(xué)生深入學(xué)習(xí)。
-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況:及時(shí)批改作業(yè),給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)。
學(xué)生活動(dòng):
-完成作業(yè):學(xué)生認(rèn)真完成作業(yè),鞏固學(xué)習(xí)效果。
-拓展學(xué)習(xí):學(xué)生利用提供的資源,進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。
-反思總結(jié):學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和作業(yè)完成情況進(jìn)行反思,提出改進(jìn)建議。
教學(xué)方法/手段/資源:
-自主學(xué)習(xí)法:引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。
-反思總結(jié)法:幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己的不足,促進(jìn)自我提升。
作用與目的:
-鞏固學(xué)生對(duì)同角三角函數(shù)基本關(guān)系的理解和應(yīng)用。
-通過(guò)拓展學(xué)習(xí),拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。
-通過(guò)反思總結(jié),幫助學(xué)生形成自我監(jiān)控和自我提升的習(xí)慣。知識(shí)點(diǎn)梳理1.三角函數(shù)的定義
-正弦函數(shù):在直角三角形中,銳角的對(duì)邊與斜邊的比值。
-余弦函數(shù):在直角三角形中,銳角的鄰邊與斜邊的比值。
-正切函數(shù):在直角三角形中,銳角的對(duì)邊與鄰邊的比值。
2.同角三角函數(shù)的基本關(guān)系
-正弦和余弦函數(shù)的關(guān)系:sin2θ+cos2θ=1。
-正弦和余弦函數(shù)的平方和關(guān)系:sin2θ=(1-cos(2θ))/2,cos2θ=(1+cos(2θ))/2。
-正弦和余弦函數(shù)的和差關(guān)系:sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ,sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ。
-正弦和余弦函數(shù)的積的關(guān)系:sinαsinβ=(cos(α-β)-cos(α+β))/2,cosαcosβ=(cos(α-β)+cos(α+β))/2。
3.正弦和余弦函數(shù)的圖像
-正弦函數(shù)的圖像:一個(gè)周期函數(shù),周期為2π,最大值為1,最小值為-1,在0到π/2區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,在π/2到π區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減。
-余弦函數(shù)的圖像:一個(gè)周期函數(shù),周期為2π,最大值為1,最小值為-1,在0到π/2區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減,在π/2到π區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增。
4.正弦和余弦函數(shù)的應(yīng)用
-利用正弦和余弦函數(shù)進(jìn)行函數(shù)值轉(zhuǎn)換。
-利用正弦和余弦函數(shù)解決實(shí)際問(wèn)題,如測(cè)量高度、計(jì)算角度等。典型例題講解例題1:證明同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式sin2θ+cos2θ=1。
證明:
考慮一個(gè)直角三角形,設(shè)銳角為θ,對(duì)邊為a,鄰邊為b,斜邊為c。
根據(jù)三角函數(shù)的定義,有sinθ=a/c,cosθ=b/c。
將這兩個(gè)等式平方并相加,得到:
(sinθ)2+(cosθ)2=(a/c)2+(b/c)2
由于根據(jù)勾股定理,有a2+b2=c2,所以:
(sinθ)2+(cosθ)2=(a2+b2)/c2=c2/c2=1
因此,證明了sin2θ+cos2θ=1。
例題2:已知sinθ=3/5,求cosθ的值。
解答:
由于sin2θ+cos2θ=1,代入sinθ的值,得到:
(3/5)2+cos2θ=1
9/25+cos2θ=1
cos2θ=1-9/25
cos2θ=16/25
cosθ=±√(16/25)
由于θ是銳角,cosθ為正,所以:
cosθ=√(16/25)=4/5
例題3:證明sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ。
證明:
考慮兩個(gè)直角三角形,一個(gè)銳角為α,另一個(gè)銳角為β。
設(shè)第一個(gè)三角形的對(duì)邊為a,鄰邊為b,斜邊為c;第二個(gè)三角形的對(duì)邊為a',鄰邊為b',斜邊為c'。
根據(jù)三角函數(shù)的定義,有sinα=a/c,cosα=b/c,sinβ=a'/c',cosβ=b'/c'。
考慮一個(gè)新的直角三角形,銳角為α+β,其對(duì)邊為a+a',鄰邊為b'-b,斜邊為c。
根據(jù)三角函數(shù)的定義,有sin(α+β)=(a+a')/c。
現(xiàn)在計(jì)算sinαcosβ+cosαsinβ:
sinαcosβ+cosαsinβ=(a/c)(b'/c')+(b/c)(a'/c')
=(ab'+ba')/(cc')
=(a+a')c/(cc')
=(a+a')/c
=sin(α+β)
因此,證明了sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ。
例題4:已知cosα=1/2,求sin(α+π/3)的值。
解答:
首先,由于cosα=1/2,我們可以知道α=π/3(因?yàn)閏os(π/3)=1/2)。
現(xiàn)在我們需要求sin(α+π/3)的值。
根據(jù)sin(α+β)的公式,有:
sin(α+π/3)=sinαcos(π/3)+cosαsin(π/3)
=sin(π/3)cos(π/3)+cos(π/3)sin(π/3)
=(√3/2)(1/2)+(1/2)(√3/2)
=(√3/4)+(√3/4)
=√3/2
例題5:已知sinα=4/5,求sin(2α)的值。
解答:
根據(jù)sin(2α)的公式,有:
sin(2α)=2sinαcosα
由于sin2α+cos2α=1,我們可以求出cosα的值:
cosα=√(1-sin2α)
=√(1-(4/5)2)
=√(1-16/25)
=√(9/25)
=3/5
現(xiàn)在我們可以計(jì)算sin(2α):
sin(2α)=2sinαcosα
=2(4/5)(3/5)
=24/25課堂-提問(wèn):教師在課堂上提出與同角三角函數(shù)的基本關(guān)系相關(guān)的問(wèn)題,如“sin2θ+cos2θ=1是如何推導(dǎo)出來(lái)的?”、“如何利用同角三角函數(shù)的基本關(guān)系進(jìn)行函數(shù)值轉(zhuǎn)換?”等,以檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度。
-觀察:教師觀察學(xué)生在課堂上的表現(xiàn),如參與討論的積極性、回答問(wèn)題的準(zhǔn)確性等,以評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
-測(cè)試:教師設(shè)計(jì)一些與同角三角函數(shù)的基本關(guān)系相關(guān)的練習(xí)題,讓學(xué)生在課堂上完成,以檢測(cè)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。
2.作業(yè)評(píng)價(jià):
-批改:教師認(rèn)真批改學(xué)生的作業(yè),包括課堂練習(xí)和課后作業(yè),了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。
-點(diǎn)評(píng):教師對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行點(diǎn)評(píng),指出其優(yōu)點(diǎn)和不足,給予鼓勵(lì)和建議。
-反饋:教師及時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,對(duì)學(xué)生的進(jìn)步給予表?yè)P(yáng),對(duì)存在的問(wèn)題給予指導(dǎo),鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)努力。板書(shū)設(shè)計(jì)【本節(jié)課主題】
同角三角函數(shù)的基本關(guān)系
【板書(shū)結(jié)構(gòu)】
1.三角函數(shù)定義
-正弦函數(shù):對(duì)邊/斜邊
-余弦函數(shù):鄰邊/斜邊
-正切函數(shù):對(duì)邊/鄰邊
2.同角三角函數(shù)基本關(guān)系
-sin2θ+cos2θ=1
-sin2θ=(1-cos(2θ))/2
-cos2θ=(1+cos(2θ))/2
-sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ
-sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ
3.函數(shù)值轉(zhuǎn)換示例
-已知sinθ,求cosθ
-已知cosθ,求sinθ
-已知sinα和cosα,求sin(2α)
4.實(shí)際應(yīng)用
-測(cè)量角度
-計(jì)算高度
-解決其他實(shí)際問(wèn)題
【板書(shū)特點(diǎn)】
-結(jié)構(gòu)清晰:按照定義、基本關(guān)系、轉(zhuǎn)換示例和實(shí)際應(yīng)用四個(gè)部分進(jìn)行組織,條理分明。
-重點(diǎn)突出:通過(guò)加粗或使用不同顏色標(biāo)記重要公式和關(guān)鍵點(diǎn),使學(xué)生一目了然。
-簡(jiǎn)潔明了:使用簡(jiǎn)練的文字和符號(hào)表達(dá),避免冗長(zhǎng)和復(fù)雜。
-趣味性:加入一些與三角函數(shù)相關(guān)的趣味性內(nèi)容或?qū)嶋H應(yīng)用案例,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
【板書(shū)示例】
1.三角函數(shù)定義
sinθ=a/c
cosθ=b/c
tanθ=a/b
2.同角三角函數(shù)基本關(guān)系
sin2θ+cos2θ=1
sin2θ=(1-cos(2θ))/2
cos2θ=(1+cos(2θ))/2
sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ
sin(α-β)
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